Materi Kuliah Biologi, Perkembangan dan Ekologi Benih 2020 PDF

BIOLOGI, PERKEMBANGAN DAN EKOLOGI BENIH La bo r a t o r ium S ilv ikult ur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan I PB U niv e r s it y 2 02 0 1  ISI KULIAH Pendahuluan B...

BIOLOGI, PERKEMBANGAN DAN EKOLOGI BENIH La bo r a t o r ium S ilv ikult ur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan I PB U niv e r s it y 2 02 0 1  ISI KULIAH Pendahuluan Batasan dan Istilah dalam Biologi Reproduksi Biologi Reproduksi pada Tumbuhan Berbiji Perkembangan dan Pemasakan Biji Morfologi Buah dan Biji Penyebaran Benih Ekologi Buah dan Tipe Biji Musim dan Periodisitas Pembungaan dan Pembuahan Umur Reproduktif Pengaruh Faktor Luar terhadap Produksi Benih Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 2  1 PENDAHULUAN Sistem Sexual Seeds Reproduksi Pohon Cuttings Plant propagation Grafting Asexual/Vegetative Layers/Suckers Micropropagation Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 3  PILAR PERBENIHAN Conservation of Forest Genetic Resources Biotechnology Tree Seed Improvement Procurement Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 4  PENINGKATAN KUALITAS BENIH Uji Genetik Kebun Benih Sumberdaya Seleksi Genotipe Terbaik Pertanaman Genetik Persilangan Pembiakan Vegetatif Rekayasa Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan Genetik 5 IPB University  Batasan dan Istilah dalam Biologi 2 Reproduksi B unga (flower) : Organ reproduksi pada jenis angiospermae yang terdiri atas putik dan stamen; sepal dan petal https://www.quora.com/What-are-the-parts-of-the- flower-and-their-functions Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 6  Batasan dan Istilah dalam Biologi Reproduksi Bunga Bunga Sempurna Lengkap Bunga yang mempunyai organ Bunga yang memiliki Bunga yang memiliki jantan (stamen) dan organ stamen, putik, sepal dan stamen dan putik betina (putik) petal Departemen Silvikultur Pasar Petani Fakultas Bukit Waikeke Kehutanan dan |2020 Lingkungan IPB University 7  ISTILAH Bunga tidak sempurna Pembungaan (imperfect) (flowering) atau Monoecious Unisexual) Dioecious Tahapan mulai dari Bunga yang memiliki pembukaan tunas bunga dan putik saja atau stamen Bila stamen dan putik Stamen dan Putik hilangnya struktur bunga saja dijumpai pada individu dijumpai pada seperti stamen, petal dan yang sama tetapi individu yang sepal serta pembesaran buah. terpisah satu sama lain berbeda Tahapan ini disebut juga anthesis Departemen Silvikultur Pasar Petani Fakultas Bukit Waikeke Kehutanan dan |2020 Lingkungan IPB University 8  Sistem Seksual Contoh pada Famili atau Marga Hermaprodit Hanya pada Angiospermae (Leguminoseae, Verbenaceae, Dipterocarpaceae, beberapa Melaleuca) Dioisme Gymnospermae (Ginko, Taxus, Podocapus, beberapa Araucaria) Angiospermae (Euphorbiaceae, Contoh hermaprodit, monoisme dan Guttifeare, Calamus spp., beberapa dioisme Casuarina) Monoisme Gymnospermae (Pinaceae, Taxodiaceae, sebagian besar Cupressaceae dan Araucariaceae) Angiospermae (Fagaceae, Betulaceae, Moraceae, Anarcadiaceae, Euphorbiaceae, Ebenaceae dan sebagian besar Casuarinaceae Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 9  ISTILAH B uah (fruit). Dalam pengertian botani adalah putik yang telah masak atau putik pada bunga angiospermae, dalam beberapa tipe disertai dengan beberapa bentuk seperti receptacle atau parianth Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 10  ISTILAH q Pada umumnya organ-organ yang memiliki biji yang telah masak terdapat pada gymnospermae seperti megastrobili (cones) dan ovul yang telah masak berikut pembungkusnya seperti pada Podocarpus disebut dengan buah (fruit) q Pembuahan (fruiting) : suatu tahapan mulai dari akhir pembungaan sampai jatuhnya buah masak. q Benih (seed) : Embrio yang diselimuti oleh endosperma atau perisperm dan lapisan pelindung (testa) atau kulit biji. Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 11  Biologi Reproduksi pada Tumbuhan 3 Berbiji Biji umumnya berkembang dari ovul yang dibuahi, dan penyerbukan merupakan prasyarat untuk terjadinya pembuahan Ovul dihasilkan dari gametofit betina sedangkan tepungsari (polen) dari gametofit jantan Pembuahan selalu terjadi di dalam gametofit betina Tepung sari harus ditransfer ke organ betina dengan bantuan vektor Tepungsari berisi berbagai komponen yang berperan dalam penyerbukan dan pembuahan Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 12  Tepungsari berisi berbagai komponen yang berperan dalam penyerbukan dan pembuahan Pada saat tepungsari melekat pada organ betina yang reseptif, tepungsari berkecambah dan sperma berjalan ke ovul dengan dibantu struktur-struktur tertentu yang terdapat pada gametofit betina Pembuahan terjadi saat sperma bertemu dengan ovul: bahan dasar penyusun genetik dari dua sel haploid membaur, membentuk sel diploid yang disebut ovul yang telah dibuahi Pembuahan terjadi sesaat terjadi penyerbukan, beberapa minggu atau beberapa bulan kemudian Setelah pembuahan, ovul membesar dan sel-sel mengalami pembelahan dan berkembang membentuk embrio, perisperm dan kulit biji. Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 13  Proses penyerbukan, pembuahan dan perkembangan biji berbeda antar kelompok Gymnspermae dan Angiospermae Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 14  PERBEDAAN SIKLUS REPRODUKSI GYMNOSPERMAE DAN ANGIOSPERMAE Gymnospermae Angiospermae Organ jantan dan betina selalu terpisah Organ jantan dan betina pada satu bunga (hermaprodit) atau pada bunga terpisah Tepungsari dihasilkan di dalam mikrosporongia pada Tepungsari dihasilkan di dalam kepala sari mikrosporofil pada bunga jantan atau hermaprodit Ovul terbuka pada megasporofil Ovul terbungkus di dalam putik atau carpel Penyerbukan oleh angin Penyerbukan oleh angin, air dan binatang Tepungsari terkumpul pada cairan penyerbukan Tepungsari terkumpul pada permukaan stigma (pollination droplet) pada ujung integumen Megasporogenesis (meosis dan pembentukan sel telur) Megasporogenesis biasanya terjadi sebelum terjadi setelah penyerbukan penyebukan Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 15  PERBEDAAN SIKLUS REPRODUKSI GYMNOS DAN ANGIOS Gymnospermae Angiospermae Tepungsari tetap dorman untuk waktu yang lama pada Pembuahan terjadi segera setelah penyerbukan kantong tepung sari sebelum pembuahan Pembuahan tunggal, sperma membaur dengan sel telur Pembuahan ganda: satu sel sperma bergabung untuk membentuk zigot dengan sel telur untuk membentuk zigote dan sperma yang lain membaur dengan sel tengah untuk membentuk endosperma triploid Endosperma terbentuk dari jaringan haploid induk betina Endosperma terbentuk dari jaringan triploid induk jantan dan betina Siklus reproduksi panjang Siklus reproduksi pendek Pada saat penyerbukan struktur biji dan ovul memiliki Ovarium dan ovul berukuran kecil saat ukuran maksimal penyerbukan Ovul yang tidak dibuahi berkembang menjadi biji kosong Ovul yang tidak dibuahi biasanya gugur Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 16  PERKEMBANGAN DAN 4 PEMASAKAN BIJI qOvul yang dibuahi akan berkembang menjadi buah dan organ pembentuk biji yang masak qBenih disebut masak bila secara fisiologis dapat berkecambah qPerkembangan buah yang tidak disertai perkembangan biji disebut Partenokarpi qPada pohon yang memiliki buah besar (Swietenia, Mangifera) biasanya hanya 1-2 buah yang berkembang dari satu bunga majemuk, sementara yang berbuah kecil (Legum, Eucalyptus) lebih banyak buah yang berkembang qProses pematangan buah dan biji umumnya terjadi pada waktu yang bersamaan, beberapa kasus terjadi sebaliknya qPada Jati, buah mencapai ukuran masak 2 bulan setelah pembentukan bunga dan perlu 5 bulan lagi untuk mencapai kemasakan biji Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 17  FISIOLOGI PEMATANGAN BUAH Pematangan buah bervariasi berdasarkan tipe buahnya Terjadi peningkatan gula dan Buah kadar air pada daging buah, terjadi perubahan warna, biji Polong / mudah lepas dari daging, pada Kapsul tahap akhir terjadi penurunan kadar air Buah Berdaging Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 18  FISIOLOGI PEMATANGAN BIJI Tahap akhir pematangan biji : Proses biokimia pembentukan protein dan 1 hormon 2 Terjadi dehidrasi q Rekalsitran 25 – 30 % q Ortodoks 5-10 % Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 19  MORFOLOGI DAN 5 KLASIFIKASI BUAH klasifikasi buah Buah Sederhana buah berasal dari satu ovarium satu bunga Buah agregat seperti buah sederhana tapi masing-masing karpel membentuk buah tunggal yang mengelompok menjadi satu unit yang besar Buah Multiple Buah berasal dari peleburan putik dari beberapa bunga Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 20  KLASIFIKASI BUAH 1. Sederhana Daging Berry Drupe Pome Kering Dehiscent Folicle Pod/Legume Kapsul Indehiscent Pod/Legum Kapsul Nut Samara 2. Agregat Daging Kering 3. Majemuk Daging Kering Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 21  PENJELASAN q Berry : Buah berdaging tanpa lapisan keras, umumnya berbiji banyak (Manilkara, Diospyros, Nephelium) q Drupe : Buah berdaging dengan kulit luar, lapisan tengah berdaging, lapisan dalam keras. Kulit biji sangat tipis (Mangifera, Prunus) q Pome : Buah yang berasal dari putik gabungan yang masuk ke dalam hypanthium berdaging atau tabung epygeneous bunga. Umumnya berbiji banyak (Apel) q Follicle : Buah yang berasal dari satu carpel dan terbelah sepanjang satu sisi (Salix) q Polong : Dibentuk dari satu carpel dan terbuka sepanjang dua sisis (Sengon) Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 22  PENJELASAN q Capsule : Buah yang terbentuk dari dua atau lebih carpel yang melebur (Eucalyptus, Swietenia) q Nut : Buah yang berasal dari lebih dari satu carpel namun hanya satu atau sedikit ovul yang bertahan, menghasilkan buah dengan satu atau sedikit biji (Querqus, Dipterocarpaceae) q Samara : Buahnya serupa dengan nut, hanya bentuknya datar pada bagian tepi untuk membentuk sayap (Pterocarpus, Terminalia) q Agregat : Beberapa putik dari satu bunga yang membentuk individu sederhana (Magnolia) q Multiple : Buah terdiri atas individu buah yang lebur atau terpisah namun berdekatan satu sama lain (Casuarina, Artocarpus, Ficus, Morus) Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 23 Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan Pasar Petani Bukit Waikeke |2020 IPB University 24  MORFOLOGI BIJI DAN EMBRIO § Biji : Testa, Endosperma, Perisperm § Embrio : Kotiledon, Epikotil, Hipokotil, Radikel Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan Pasar Petani Bukit Waikeke |2020 IPB University 25  PENYEBARAN 6 BENIH q Tujuan : Membentuk Koloni Baru q Agen : Angin, Hewan, Air q Ekologi Buah dan Tipe Biji Berkorelasi dengan habitatnya 1. Mangrove 2. Hutan Hujan tropis Klimaks dan Pionir 3. Hutan Savana 4. Hutan Dataran Tinggi Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 26  MUSIM DAN PERIODISITAS PEMBUNGAAN DAN 7 PEMBUAHAN qMerupakan fenomena fisiologis yang kompleks qDipengaruhi oleh musim hujan dan panas qPolinator sangat memengaruhi pembuahan qKekeringan dan sinar matahari sangat memengaruhi pembungaan qSetiap jenis mempunyai periode berbunga dan berbuah yang berbeda Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 27  UMUR REPRODUKTIF 8 qBervariasi setiap jenis qSangat dipengaruhi faktor genetik dan lingkungan Pengaruh Faktor Luar terhadap Produksi Benih § Kegagalan penyerbukan dan pembuahan 1. Rendahnya produksi tepungsari 2. Rendahnya transfer tepungsari 3. Bunga atau kerucut yang tertutup 4. Inbreeding § Kerusakan pada Produksi Awal 1. Kondisi Cuaca yang buruk 2. Serangan Hama Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 28  Pemahaman sifat bunga, buah, benih dan teknik perbanyakan tanaman hutan menjadi dasar penting untuk menghasilkan bibit berkualitas (Genetik, Fisik dan Fisiologis) Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 29  TERIMA KASIH Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan dan Lingkungan IPB University 30